仿人机器人控制系统设计

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仿人机器人技术是机器人中的一个重要分支,代表着机器人发展的前沿技术。是当代科学技术研究的热点之一。其中控制器设计是仿人机器人技术重要的组成部分,直接影响着仿人机器人的工作性能。  本文首先对仿人机器人的控制系统进行了总体设计,采用模块化的方法,将控制系统分为上下位机,提高了系统的稳定性。通过分析舵机的控制方法,实现舵机的速度平滑控制;介绍了CMUcam2计算机视觉系统,采用基于颜色的物体追踪方法,并通过CMUcam2系统的摄像头的姿态角测算物体的距离,实现物体在空间中定位的功能。  其次,介绍了控制系统的软硬件设计。硬件设计方面介绍了硬件电路的设计,并分析了电路设计过程中常有的干扰问题。软件方面利用Atmeag128的Bootloader功能,解决了大数据量在微控制器中的存储问题;由于机器人关节众多,采用软件PWM控制的方法,有效降低了系统的硬件复杂度,提高了系统的抗干扰能力;基于CMUcam2视觉系统,设计了机器人根据小球位置信息制定行走的策略,实现了机器人稳定行走到小球跟前并完成踢球动作。  最后,本文利用基于空间的轨迹规划方法,规划仿人机器人动态行走时的步态,并利用遗传算法寻找机器人基于ZMP判据的最大稳定裕度。仿真结果表明,该方法可以有效提高了机器人的行走稳定性。
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